Descripción: especificaciones y ensayo de acero estructural
caracteristicas mecanicad de los perfiles mas usado en perúDescripción completa
ACERO
Descripción: formas meto de aplicacion del acero caracteristicas propiedades
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clase 3 de aceroDescripción completa
Descripción: acero
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E.P. INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO Y CONSTRUCCION EN ACERO ESTRUCTURAL ACERO : Aleación de hierro y carbono (éste último entre 0.5 y 1.5%). Lo que roorciona cualidades de maleabilidad! dure"a y resistencia. #e los materiales comúnmente usados ara $ines estructurales! el acero es el que tiene meores roiedades de resistencia! ri&ide" y ductilidad. 'u e$iciencia estructural es adems alta debido a que uede $abricarse en secciones con la $orma ms adecuada ara resistir la $leión! comresión u otro tio de solicitación. Las resistencias en comresión y tensión son rcticamente idénticas y ueden hacerse *ariar dentro de un inter*alo bastante amlio modi$icando la comosición qu+mica o mediante trabao en $r+o. ,ay que tomar en cuenta que a medida que se incrementa la resistencia del acero se reduce su ductilidad y que al aumentar la resistencia no *ar+a el módulo de elasticidad! or lo que se *uel*en ms cr+ticos los roblemas de andeo local de las secciones secciones y &lobal de los elementos. elementos. -or ello! en las estructuras estructuras normales la resistencia de los aceros no ecede de 500 /&cm ! mientras que ara re$uer"o de concreto! donde no eisten roblemas de andeo! se emlean con $recuencia aceros de 000 /&cm y ara res$uer"o hasta de 0000 /&cm . La continuidad entre los distintos comonentes de la estructura no es tan $cil de lo&rar como en el concreto re$or"ado! y el dise2o de las untas! soldadas o atornilladas en la actualidad! requiere de esecial cuidado ara que sean caaces de transmitir las solicitaciones que imlica su $uncionamiento estructural. -or ser un material de roducción industriali"ada y controlada! las roiedades estructurales del acero tienen &eneralmente oca *ariabilidad. 3oe$icientes de *ariación del orden de 10 or ciento son t+icos ara la resistencia y las otras roiedades. 4tra *entaa del acero es que su comortamiento es er$ectamente lineal y elstico hasta la $luencia! lo que hace ms $cilmente redecible la resuesta de las estructuras de este material. La alta ductilidad del material ermite redistribuir concentraciones de es$uer"os. Las etraordinarias cualidades cualidades estructurales estructurales del acero! y esecialmen esecialmente te su alta resistencia resistencia en tensión! tensión! han sido aro*echadas aro*echadas estructuralmente en una &ran *ariedad de elementos y materiales comuestos! rimero entre ellos el concreto re$or"ado y el res$or"ado adems en combinación con madera! lsticos! mamoster+a y otros. La osibilidad de ser atacado or la corrosión hace que el acero requiera rotección y cierto mantenimiento en condiciones ambientales. 6l costo y los roblemas que se ori&inan or este asecto son su$icientemente imortantes ara que inclinen la balan"a hacia el uso de concreto re$or"ado en al&unas estructuras que deben quedar euestas a la intemerie! como uentes y ciertas obras mar+timas! aunque en acero odr+a lo&rarse una estructura ms li&era y de menor costo inicial.
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#ebido a las caracter+sticas de alta resistencia! el acero se utili"a como estructura en edi$icaciones con condiciones se*eras de car&a y $orma! &randes alturas! &randes claros. -ocos untos de aoyo! *oladi"os y di$icultades de eecución. Las estructuras de acero resentan las si&uientes caracter+sticas o *entaas: a) 7randes alturas b) 7randes claros c) 8imo aro*echamiento del rea d) 9educido eso de la estructura en relación con su caacidad de car&a e) iemo reducido de eecución al utili"ar elementos re$abricados $) ;acilidad de montae &) -osibilidad de demostrar la estructura
La ingeniería estructural es una rama clsica de la in&enier+a ci*il que se ocua del dise2o y clculo de la arte estructural en
elementos
y
sistemas
estructurales
tales
como edi$icios! uentes! muros (incluyendo muros de contención)! resas! túneles y otras obras ci*iles. 'u $inalidad es la de conse&uir estructuras se&uras! resistentes y $uncionales. 6n un sentido rctico! la in&enier+a estructural es la alicación de la mecnica de medios continuos ara el dise2o de estructuras que soorten su roio eso (car&as muertas)! ms las car&as eercidas or el uso (car&as *i*as)! ms las car&as roducidas or e*entos de la naturale"a! como *ientos! sismos! nie*e o a&ua.
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Acciones y car&as #ebe entenderse como una carga estructural aquellas solicitaciones mecncias ($uer"as! momentos! de$ormaciones! desla"amientos) que debe ser incluidas en el clculo de los elementos mecnicos resistentes. La estructura est constituida or el conunto de elementos mecnicos resistentes y sus uniones mecnicas considerados como un sistema. Las car&as estructurales son &eneralmente clasi$icadas como: •
cargas muertas que actúan de $orma continua y sin cambios si&ni$icati*os! ertenecen a este &ruo
el eso roio de la estructura! emues de l+quidos (como en un dique) o sólidos (como el suelo en un muro de contención)! tensores (como en uentes)! res$uer"o! asientos ermanentes •
cargas vivas que son aquellas que *ar+an su intensidad con el tiemo or uso o eosición de la
estructura! tales como el trnsito en uentes! cambios de temeratura! maquinaria (como una rensa)! acumulación de nie*e o &rani"o! etcétera car&as accidentales que tienen su ori&en en acciones eternas al uso de la estructura y cuya mani$estación es de corta duración como lo son los e*entos s+smicos o r$a&as de *iento. Al&unos rinciios bsicos del clculo estructural son: •
Aleatoriedad e incertidumbre ! sobre el *alor de las car&as actuantes! or lo que éstas deben ser tratadas como *ariables aleatorias or lo que un clculo estructural se&uro incluye determinar *alores estad+sticos asociados a la densidad de robabilidad de cada car&a. As+ se de$ine el *alor caracter+stico de una car&a F de e$ecto des$a*orable como el *alor tal que:
-ara los clculos se de$ine el *alor de dimensionado o *alor de clculo que es un *alor mayorado calculado a artir del *alor caracter+stico y los corresondientes coe$icientes de se&uridad como:
#onde •
es el coe$iciente de mayoración de $uer"as.
!todo de los estados límites ! muchas instrucciones técnicas y métodos recomendados usan este método consistente en identi$icar un conunto de situaciones otencialmente eli&rosas ara la estructura! cuando el *alor de cierta ma&nitud suera un cierto umbral. 6l clculo estructural consiste en identi$icar un conunto de ma&nitudes rele*antes y comrobar que ara todas ellas se cumle que:
#onde
es *alor de clculo re*isto o <*alor demando< con una robabilidad alta a lo lar&o de la
*ida útil de la estructura y
es el *alor último (o caacidad mima) que es caa" de
roorcionar la estructura or sus caracter+sticas. 'i el *alor de clculo re*isto no suera en nin&ún
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caso la caacidad otencial de la estructura! se u"&a que la estructura mantendr la inte&ridad estructural y ser se&ura ara su uso establecido. 6n la rctica
y
son *ariables
aleatorias! or lo que los códi&os de clculo estructural contienen rescriciones aroimadas ase&urar la robabilidad: •
sea su$icientemente eque2a.
"i#$tesis de carga ! dadas las incertidumbres eistentes sobre una estructura! y las di$erentes condiciones en que uede trabaar! no resulta osible determinar mediante un único clculo o combinación de car&as el e$ecto &eneral de las car&as. -or esa ra"ón la mayor+a de instrucciones técnicas establecen di$erentes combinaciones de car&a! que en su conunto reroducen situaciones cualitati*amente di$erentes que ueden ocurrir durante la *ida útil de una estructura.
•
odelos mec%nicos ! el clculo roiamente dicho de una estructura in*olucra el hecho de usar al&ún tio de modelo mecnico que relacione las car&as estructurales con los e$ectos sobre la estructura! entre los modelos mecnicos ms $recuentemente usados estn: •
La teor+a de la elasticidad lineal que ara estructuras comleas da lu&ar a un esquema de elementos $initos.
•
La teor+a de *i&as y modelos de clculo deri*ados como el método matricial de la ri&ide"
•
La teor+a de lacas y lminas.
Elemento estructural =ormalmente el clculo y dise2o de una estructura se di*ide en elementos di$erenciados aunque *inculados or los es$uer"os internos que se reali"an unos sobre otros. >sualmente a e$ectos de clculos las estructuras reales suelen ser di*isibles en un conunto de unidades searadas cada una de las cuales constituye un elemento estructural y se calcula de acuerdo a hiótesis cinemticas! ecuaciones de comortamiento y materiales di$erenciados. Los elementos estructurales lineales y bidimensionales ms comunes son:
(RINCI(IOS )ENERALES DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS ET*LICAS . 6l roósito $undamental del dise2ador de estructuras es lo&rar una estructura económica y se&ura! que cumla con ciertos requisitos $uncionales y estéticos. -ara alcan"ar esta meta! el dise2ador debe tener un conocimiento comleto de las roiedades de los materiales! del comortamiento estructural! de la mecnica y anlisis estructural! y de la relación entre la distribución y la $unción de una estructura debe tener también! una areciación clara de los *alores estéticos con obeto de trabaar en colaboración con otros esecialistas y contribuir as+ al desarrollo de las cualidades $uncionales y ambientales deseadas en una estructura. 6n &ran arte! el dise2o estructural es un arte basado en la habilidad creati*a! ima&inación y eeriencia del dise2ador. 'iemre que el dise2o estructural ten&a estas cualidades! ser un arte. 'in embar&o! no debe ermanecer como un arte uro! ya que el usuario debe recibir los mayores bene$icios dentro de sus osibilidades económicas. 6sto requiere el desarrollo de nue*os tios de estructuras y nue*as técnicas de construcción! las que a menudo necesitan soluciones ms cient+$icas y ri&urosas as+ ues! la mecnica y el anlisis económico deben inter*enir en el arte de crear meores edi$icios! uentes! mquinas y equios. 6n el sentido amlio de la alabra el término ?dise2o@ incluye tanto arte creati*o como anlisis cient+$ico. La construcción de los monumentos e&icios! los temlos &rie&os y los uentes romanos era arte basado rincialmente en re&las em+ricas! intuición y eeriencia. 6l en$oque racional del dise2o estructural! cuyo desarrollo tu*o comien"o en el si&lo diecisiete! reresenta un acuerdo entre el arte y la ciencia! entre la eeriencia y la teor+a. La teor+a de las estructuras y la e*idencia eerimental son herramientas *aliosas ara el dise2o estructural! mas no son su$icientes ara establecer un rocedimiento de dise2o comletamente cient+$ico ya que en rimer término! ara hacer osible un anlisis teórico! es necesario ideali"ar considerablemente el comortamiento estructural or medio de suosiciones in&enieriles bien $undamentadas! de modo que las $uer"as internas y los desla"amientos calculados reresenten solamente aroimaciones de los que realmente se resentan en las estructuras. Asimismo! la resistencia de las estructuras reales a las car&as y a las de$ormaciones ueden determinarse sólo aroimadamente. Adems! las estructuras estn suetas $recuentemente a $uer"as y condiciones de ser*icio que no ueden ser re*istas con recisión. #e esta manera! la eeriencia y el buen uicio siemre ue&an un ael imortante en la rctica del dise2o estructural! aunque no son su$icientes or s+ solos! sino que deben ser &uiados or el anlisis cient+$ico! basado en la comrensión comleta de la teor+a de las estructuras y de la mecnica estructural.
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CLASI+ICACI,N DE LAS ESTRUCTURAS ET*LICAS Las estructuras ueden di*idirse en dos &ruos rinciales a) estructuras de cascarón! hechas rincialmente de lacas o lminas! tales como tanques de almacenamiento! silos! cascos de buques! carros de $errocarril! aerolanos y cubiertas de cascarón ara edi$icios &randes! y b) estructuras reticulares! las cuales se caracteri"an or estar construidas de conuntos de miembros alar&ados! tales como armaduras! marcos r+&idos! trabes! tetraedros o estructuras reticuladas tridimensionales.
La l%mina o #laca utili"ada en las estructuras de cascarón deseme2a simultneamente el doble ael de cubierta $uncional y de elemento rincial de car&a ara ello se le ri&idi"a mediante bastidores que ueden o no soortar las car&as rinciales! un eemlo de este tio de estructuras ser+a el -alacio de los #eortes en la 3iudad de 8éico. 6n cambio! los miembros rinciales de las estructuras reticulares no son &eneralmente $uncionales y se usan únicamente ara la transmisión de las car&as esto obli&a a colocar elementos adicionales! tales como muros! isos! techos y a*imentos! que satis$a&an los requisitos $uncionales. -or tanto! uede arecer que las estructuras de cascarón son ms e$icientes que las reticuladas! ya que la cubierta o ?cascara@ es usada con un doble roósito: $uncional y estructural. ,asta la $echa los cascarones no han sido utili"ados amliamente en estructuras metlicas! lo cual es atribuible a *arios $actores: a) la econom+a que uede obtenerse con este tio de dise2o estriba rincialmente en el eso de la estructura y son e$ecti*as únicamente ara ciertos claros y distribuciones b) los ahorros en eso ueden ir acoma2ados de corresondientes aumentos en los costos de construcción! y c) ara oder reducir los costos de construcción de estas estructuras! se requiere una reor&ani"ación y una reno*ación del equio! tanto en los talleres como en las cuadrillas de construcción. 6stos $actores se estn resol*iendo en la actualidad! con lo cual se obtiene una &ran *ariedad de sistemas estructurales metlicos. 6l $amoso uente arra"ano B =arroCs en =ue*a Dor/ utili"a la alta resistencia a la tensión de los alambres de acero en sus cables y soortes cada una de las torres de acero! de 10.E0 mts. de altura! soorta una car&a *ertical de F5!55 toneladas! al mismo tiemo que resiste las car&as hori"ontales. Las armaduras colocadas a lo lar&o de la cal"ada ri&idi"an el uente contra el tr$ico mó*il y contra las $uer"as dinmicas de *iento y sismo. 8iembros estructurales y coneiones.
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Una estructura reticular con*encional est comuesta de miembros unidos entre s+ or medio de coneiones. >n miembro uede ser un er$il laminado estndar o bien estar $ormado or *arios er$iles unidos or soldadura! remaches o tornillos. #e esta manera odemos clasi$icar a los miembros estructurales en er$iles laminados y miembros armados. 6ntre los elementos laminados se $abrican n&ulos de lados i&uales (LG)! n&ulo de lados desi&uales (L#)! er$il 3 estndar (36)! er$il G estndar (G6)! er$il G rectan&ular (G9)!
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er$il rectan&ular (9)! redondo sólido liso (4')! tubo circular (43)! tubo cuadrado o rectan&ular (49)! er$il 3 $ormado en $r+o (3;)! er$il H $ormado en $r+o (H;). Los miembros ueden transmitir cuatro tios $undamentales de car&as y se les clasi$ica de acuerdo con ellas! a) tensores! los cuales transmiten car&as de tensión! b) columnas! que transmiten car&as de comresión! c) trabes o *i&as! que transmiten car&as trans*ersales! y d) ees o $lechas! que transmiten car&as de torsión. 6n la rctica! es raro que un miembro transmita car&as de un solo tio aun en caso de que un miembro hori"ontal o dia&onal sometido a tensión y conectado or medio de asadores! éste se *e sueto a una eque2a $leión! debido a su roio eso. -or consi&uiente! la mayor+a de los miembros transmiten una combinación de $leión! torsión! y tensión o comresión aial. 6n uentes y edi$icios es muy raro que se dise2e un miembro rincialmente or torsión! ero con bastante $recuencia los miembros dise2ados ara otros tios de car&a estn también suetos a torsión. ;recuentemente! cuando los miembros estn sometidos a la acción de car&as combinadas! una de ellas es ms imortante y &obierna el dise2o or tanto! los elementos estructurales ueden clasi$icarse y estudiarse de acuerdo con sus car&as redominantes.
TENSI,N 6s imortante recordar que en el rocedimiento ara calcular un elemento estructural se&ún las =3! lo que nos interesa es que nuestro elemento estructural soorte las car&as yo acciones a que est sometido or tanto! rimero se tienen que determinar dichas acciones ara osteriormente se roon&a una sección determinada y or último se re*ise si resiste dichas acciones! or lo cual el rocedimiento ara calcular la resistencia de elementos ya eistentes y elementos nue*os es el mismo. 6n las si&uientes secciones se anali"a la re*isión de los elementos estructurales ante determinaBdas car&as yo acciones. -ero a este anlisis antecede la determinación de dichas $uer"as as+ como el tio de sistema estructural y secciones estructurales determinadas. >n miembro simle en tensión! es un miembro recto sueto en sus etremos a dos $uer"as que tratan de estirarlo. 6s un miembro e$iciente y económico! orque utili"a toda el rea del material de manera e$ecti*a! trabaando al es$uer"o uni$orme mimo ermitido or el dise2ador or lo común es $cil de $abricar! de embarcar y de montar en una estructura. 6iste un interés que aumenta cada *e" ms! or el uso de miembros en tensión en el dise2o de edi$icios! tales como col&antes ara isos y cables ara techos. -ueden desarrollarse as+ muchas $ormas ara techos! las cuales cubren &randes reas sin soortes intermedios y resentan a la *e" l+neas estéticas de a&radable aariencia. 6n &eneral! eisten cuatro &ruos de miembros en tensión : a) alambres y cables! b) *arillas y barras! c) er$iles estructurales y lacas simles! y d) miembros armados. A continuación se discutir cada uno de ellos or searado. a) Alambres y cables. Los cables de alambre con núcleo de $ibra se utili"an casi eclusi*amente ara roósitos de i"ae! como uede ser el i"ar ilotes los cables de alambre con núcleos de torones o núcleos indeendientes de cable de alambre! se utili"an ara l+neas de sustentación o cables de i"ae. Las rcticas
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de manu$actura ara estos cables *ar+an! deendiendo del uso que se iensa darles. Los cables de alambre se emlean ara malacates! &rúas! contra*ientos y cables de susensión de uentes. Los cables rinciales de los uentes col&antes se hacen de alambres aralelos! sin torcer! colocados en la obra or medio de disositi*os eseciales en ocasiones se usan torones ara uentes eque2os. Las *entaas del cable de alambre y de los torones son su $leibilidad y resistencia. 'e requieren accesorios eseciales ara las coneiones de sus etremos. Aunque los cables de alambre se usan ocasionalmente ara miembros de contra*enteo! su alicación es limitada! debido a su incaacidad ara soortar $uer"as de comresión! a la necesidad de accesorios eseciales de coneión y a su alar&amiento ecesi*o cuando se utili"a toda su resistencia. 6n al&unas estructuras eseciales! tales como torres de acero atirantadas con cables! ueden dise2arBse los alambres y los cables con una tensión inicial considerable! de modo que la estructura ten&a un res$or"ado que aumente su e$ecti*idad ara resistir las car&as eteriores los cables res$or"ados ueden soortar comresiones resultantes de las car&as eteriores! siemre que no ecedan la tensión inicial. b) arillas y barras. A menudo se hacen miembros eque2os a tensión con *arillas laminadas en caliente! de sección cuadrada o redonda! o bien con barras lanas. La resistencia a la tensión de estos miembros deende del tio y &rado de acero el acero estructural al carbono es el material ms comúnmente usado ara ellos. #ebido a su esbelte"! su resistencia a la comresión es desreciable. Las *arillas y las barras se emlean como miembros a tensión en sistemas de contra*enteo! tales como contra*enteos dia&onales o contra$lambeos! o bien como miembros rinciales en estructuras muy li&eras! como torres de radio. 3uando se usan barras! es recomendable colocarlas con su dimensión mayor en el lano *ertical! con obeto de reducir su $lecha or eso roio. Las coneiones soldadas en los etremos de las *arillas o barras son relati*amente sencillas! ya que no se requiere nin&una $abricación esecial. ambién ueden roscarse y atornillarse los etremos de las *arillas! usando di$erentes detalles de coneión. 6l roscado en los etremos reduce el rea neta de la *arilla y! or lo tanto! su resistencia! ero no a$ecta areciablemente la ri&ide" del miembro cuando se esco&e el tama2o de las *arillas or su ri&ide" ms que or su resistencia! la érdida de rea en la sección de la rosca or lo &eneral carece de imortancia. 'i se desea conser*ar la resistencia de la sección rincial! ueden en&rosarse los etremos y roscarlos desués este tio de *arillas son costosas! debido al trabao adicional que se requiere ara $orar los etremos y ueden no ser económicas! eceto en el caso en que se ordenen cantidades imortantes. Las *arillas ueden conectarse también or medio de horquillas de oo! o bien ueden $orarse haciéndoles un oal en el etremo. Las barras lanas ueden soldarse! remacharse! o atornillarse a las artes adyacentes! o bien ueden $orarse con un oal o con una barra de oo en el etremo y conectarse as+ a un asador. La rincial des*entaa de las *arillas y de las barras es su $alta de ri&ide"! lo cual tiene como reBsultado $lechas areciables debidas a su eso roio! esecialmente durante el montae adems es casi imosible el $abricarlas de manera que austen er$ectamente en la estructura! 'i son demasiado lar&as! se doblarn al $or"arlas a su osición si son demasiado cortas! tendrn que alarse ara cloBcarlas! y ueden roducir es$uer"os iniciales no deseables en la estructura y en ellas mismas. -or esta ra"ón! se requieren a menudo temladores o tuercas austables ara absorber las *ariaciones en la lon&itud de las *arillas. c) -er$iles estructurales simles. 3uando se requiere una cierta ri&ide"! o cuando las in*ersioBnes de car&a ueden someter al miembro dise2ado ara tensión a ciertas comresiones! los cables *arillas y barras no cumlirn con las necesidades del caso en tal situación deben emlearse er$iBles estructurales sencillos o
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armados. 6l er$il laminado ms sencillo y que se usa ms a menudo como miembro a tensión es el n&ulo una obeción seria al uso de un sólo n&ulo es la resencia de ecentricidades en la coneión. Los n&ulos tienen una ri&ide" considerablemente mayor que los cables! las *arillas o las barras lanas! ero ueden ser toda*+a muy $leibles si los miembros son de &ran lon&itud or lo tanto! los n&ulos sencillos se usan rincialmente ara contra*enteos! miembros a tensión en armaduras li&eras! y en casos donde la lon&itud de los miembros no es ecesi*a. Al&unas *eces las canales sencillas ueden también emlearse e$ecti*amente como miembros en tensión. -ara la misma rea de la sección trans*ersal que suministre un n&ulo! la canal tiene menos ecentricidad y uede remacharse! atornillarse o soldarse cómodamente. La ri&ide" de una canal en al dirección del alma es alta! ero es baa en al dirección de los atines! or lo que no uede utili"arBse ara miembros lar&os! a menos de que se le ro*ea de arriostramientos intermedios en la dirección débil. 4casionalmente se usan las secciones G estndar (G6) e G rectan&ular (G9) como miembros a tensión. Aunque ara una misma rea las secciones G9 son ms r+&idas que las secciones G6! tienen a menudo incon*enientes ara conectarse! ya que cada *ariante del tama2o nominal tiene un eralte distinto los er$iles G6 tienen *arias secciones ara un mismo eralte! or lo que ueden austarse meor a una cierta estructura! ero no eiste una *ariedad su$iciente de secciones ara reali"ar una elección económica. >sualmente las secciones laminadas simles son ms económicas que las secciones armadas y deben usarse! siemre y cuando ueda obtenerse la ri&ide" y la resistencia adecuadas! as+ como las coneiones con*enientes. d) 8iembros armados. Los miembros armados se obtienen conectando entre s+ dos o ms laBcas o er$iles! de modo que actúen como un miembro único. 6stos miembros ueden ser necesarios debido a requisitos de rea! la que en ocasiones no uede suministrarse con un er$il laminado senBcillo! o bien or requisitos de ri&ide"! ya que ara una misma rea uede obtenerse un momento de inercia mucho mayor con secciones armadas que con er$iles laminados sencillos otra ra"ón uede ser la necesidad de una coneión adecuada! cuando el ancho o el eralte requeridos ara la coneión del miembro no uedan obtenerse con una sección laminada estndar. 4tra *entaa de los miembros armados es que ueden hacerse su$icientemente r+&idos ara que soorten comresión tanto como tensión y! or tanto! son deseables de estructuras donde uedan resentarse in*ersiones de es$uer"os.
Notaci$n At -cm./0 rea total de la sección trans*ersal de un miembro rea total de la sección trans*ersal del elemento de acero estructural de una columna comuesta. +R -adimensional/0 $actor de reducción de la resistencia. 1u -2g3cm./0 es$uer"o m+nimo eseci$icado de rutura en tensión (I0J0 /&cm ara el acero al carbono ms disonible en 8éico). 14 -5g3cm./0 alor m+nimo &aranti"ado del es$uer"o corresondiente al l+mite in$erior de $luencia del material g -cm/0 searación trans*ersal centro a centro entre a&ueros (&ramil). 6 -cm/0 eralte del alma de una *i&a o trabe armada (distancia libre entre atines). Rt -5g/0 resistencia de dise2o de un elemento estructural en tensión. s -cm/0 searación lon&itudinal centro a centro entre a&ueros consecuti*os (en la dirección en que se transmiten las $uer"as). U -adimensional/0 coe$iciente de reducción del rea se utili"a ara calcular el rea e$ecti*a.
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-ara determinar la resistencia de dise2o (9t) de un elemento estructural sueto a tensión! se re*isa la resistencia de dicha sección ante el estado l+mite de $luo lstico en la sección total! es decir! la osibilidad de que la sección total alcance su resistencia última ($luo lstico) y $luya y el estado l+mite de $ractura en la sección neta! es decir! la osibilidad de que el elemento estructural se $racture antes de alcan"ar su $luo lstico. 6sta $ractura es osible cuando el elemento estructural tiene er$oraciones ara coneiones atornilladas o remachadas que reducen su sección total y or estas l+neas se ueda $racturar. La resistencia de dise2o a tensión se determina con el *alor m+nimo de cualquiera de las si&uientes ecuaciones. -ara estos casos el rea total (At) y el rea e$ecti*a (Ae) se consideran en cm! el l+mite in$erior de $luencia (;y) y el es$uer"o de rutura en tensión (;u) en /&cm! y or tanto 9t se obtiene en /&.
CORTANTE Notaci$n 7r -5g/0 resistencia de dise2o a cortante 7n -5g/0 resistencia nominal a cortante t o t1 -cm/0 &rueso del alma (manual) b o t8 -cm/0 eralte del alma (manual) 2 -adimensional/0 coe$iciente que inter*iene en el clculo de la resistencia al cortante de almas de *i&as y trabes armadas Aa -cm./0 rea del alma de una trabe a -cm/0 distancia entre atie"adores trans*ersales en una trabe 6 o T -cm/0 eralte del alma
+$rmulas La $órmula ara calcular la resistencia a cortante de una *i&a es: r n;r 6n donde ;rK 0.F 6l *alor de n se tomar de el menor de todas las si&uientes circunstancias de $alla (si es que se resentan) a) Consideración de si la sección tiene una o más almas CLASIFICACIONES DE LA ASTM PARA EL ACERO
La calidad del acero estructural es cate&ori"ado y monitoreado or la A'8. La American 'ociety $or estin& and 8aterials (A'8) $ue creada en la década de 1J00 ara trabaar con las emresassiderúr&icas en -ensil*ania! ara re&ular la roducción de acero utili"ado en la re*olución industrial. Al i&ual que los molinos de acero laminado en caliente a lo lar&o de todos los *alles de -ensil*ania y 4hio! los edi$icios! *+as $érreas! automó*ilesy carreteras deenden de la calidad de los roductos
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siderúr&icos. ,oy! la A'8 establece normas en una amlia &ama de mercados la or&ani"ación deseme2a un ael de lidera"&o con la 4r&ani"ación 8undial del 3omercio en el desarrollo de normas internacionales que suer*isen a las industrias en todo el mundo con consenso! imarcialidad y transarencia.
Elasticidad9 rendimiento9 dure:a9 des#o;o Las normas de al A'8 cate&ori"an las roiedades del acero y miden su rendimiento a tra*és de cuatro caracter+sticas: <8ódulo de elasticidad< se re$iere a qué tanto se uede re$ormar un tro"o de acero or tensión alicada y *ol*er a su $orma ori&inal <ensión de dure"a< se re$iere a la cantidad de tensión que se uede alicar a los aceros antes que se de$ormen <9endimiento m+nimo de tensión< se re$iere al unto en el que el acero se de$orma ermanentemente! y <#esoar< se alica a la cantidad de $uer"a que el acero eerimenta en el unto en que un tro"o de acero es sometido a un quiebre limio en su ee erendicular a la $uer"a. 3ada una de estas caracter+sticas a$ecta y de$ine a la $ortale"a de los aceros y establece los armetros de in&enier+a a utili"ar ara seleccionar los tios de acero ara alicaciones esec+$icas. Acero al carbono
3uando los roductos de acero son cali$icados! la A'8 mide y e*alúa todos los tios de acero $abricados y entre&ados a la industria. 'e controlan seis clases de acero al carbono! ya que el carbono es uno de los aditi*os ms comúnmente utili"ados en la $abricación de acero. La cantidad de carbono en un roducto de acero a$ecta a la resistencia del mismo. 3on resecto al acero! lo que comúnmente se debatió es el ni*el ms bao de carbono! mediano de carbono y alto de carbono! ero la A'8 derriba estas cate&or+as aún ms all! desde acero con un mayor contenido de carbono uede ser temlado ara ms habilidades que el acero con bao ni*el de carbono. Aleaciones de acero
6l acero también se clasi$ica como una aleación de acero cuando metales distintos del carbono se a2aden a las de hierro $undido ara meorar las caracter+sticas de rendimiento del metal. La A'8 identi$ica siete clases de aleación de acero $orado los detalles de las clasi$icaciones incluyen el orcentae y el tio de contenido de aleación! los rocedimientos ara el tratamiento térmico que a$ectan a cada tio de aleación y las roiedades mecnicas de cada uno de ellos. 6stas roiedades se miden! clasi$ican y si&uen en detalle ara cada una de las aleaciones de acero. FORADOS! MOLDEADOS " LAMINADOS
>na *e" que el hierro se encuentra en un estado $undido! se rocesar de cientos de $ormas con*ertidas ara usar en roductos de acero. 3ada roceso a$ecta la resistencia del roducto! y or lo tanto a$ecta su calidad y $iabilidad ara alicaciones esec+$icas. 6l acero se $unde o se *ierte como hierro $undido dentro de moldes de cera caliente! y ermite en$riar $ormando tuber+as! accesorios! bloques de motor! etc. Los aceros estructurales y laminados son enrollados de muchas $ormas como! *i&as! barras y bobinas! y en*iados a lantas de $abricación en todo el a+s. La A'8 establece lineamientos ara todos estos roductos! de tal manera que los comradores tienen la certe"a que reciben el acero dise2ado esec+$icamente ara su alicación. TRATADOS AL CALOR " NO TRATADOS
6l acero uede ser tratado térmicamente o no! y las directrices de la A'8 abarcan los detalles del roceso de tratamiento y establecen una escala de dure"a. 6l acero tratado térmicamente es el ms r+&ido y ms $uerte entre las cuatro cate&or+as mencionadas! y también elimina las tensiones internas y las debilidades que son arte del acero como resultado del roceso de con$ormación. 6l tratamiento térmico se caracteri"a or ms de 50 di$erentes términos que describen los cambios internos! cómo actúa el acero y su aariencia desués de los tratamientos.